[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2675882B2 - Exposure equipment - Google Patents

Exposure equipment

Info

Publication number
JP2675882B2
JP2675882B2 JP1293608A JP29360889A JP2675882B2 JP 2675882 B2 JP2675882 B2 JP 2675882B2 JP 1293608 A JP1293608 A JP 1293608A JP 29360889 A JP29360889 A JP 29360889A JP 2675882 B2 JP2675882 B2 JP 2675882B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
stage
mark
image
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1293608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03154326A (en
Inventor
雅夫 小杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP1293608A priority Critical patent/JP2675882B2/en
Publication of JPH03154326A publication Critical patent/JPH03154326A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2675882B2 publication Critical patent/JP2675882B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はIC,LSI等の半導体装置の製造に使用される露
光装置、特には重ね合せ(所謂アライメント)機能を改
良したステップアンドリピートタイプの露光装置(所謂
ステッパ)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices such as ICs and LSIs, and more particularly to a step-and-repeat type with an improved overlay (so-called alignment) function. The present invention relates to an exposure apparatus (so-called stepper).

[従来の技術] 半導体装置(素子)の微細化と高集積化は、止まると
ころを知らず、日進月歩の進歩を続けている。微細化の
牽引車的役割を担っているDRAM(ダイナミックランダム
アクセスメモリ)のパターンニングは、既に商品レベル
でサブミクロンの領域に入っており、研究レベルではハ
ーフミクロン(0.5μm)以下のパターンニングが議論
されている。
[Prior Art] The miniaturization and high integration of semiconductor devices (elements) continue to progress steadily without stopping. DRAM (Dynamic Random Access Memory) patterning, which plays the role of a driving vehicle for miniaturization, has already entered the submicron area at the product level, and at the research level, patterning of half micron (0.5 μm) or smaller is possible. Has been debated.

一方、256K・DRAM時代に出現したステッパと呼ばれる
露光装置は、1M〜4M・DRAMの生産における主力機種であ
り、今後の超微細デバイスの製造においてもその座を譲
らないだろうと予測されている。
On the other hand, the exposure equipment called stepper, which appeared in the 256K DRAM era, is the main model in the production of 1M to 4M DRAM, and it is predicted that it will not give up its place in the future production of ultrafine devices.

[発明が解決しようとしている問題点] 所謂オフアクシスアライメントシステムをもって出現
したステッパは、現在までに幾多の改良提案がなされ、
現在は所謂TTLアライメントシステムが主流になってい
る。これまでに提案されたステッパのアライメントシス
テムを大きく分類すると、 (1)TTLオンアクシスシステム:露光光と同一なアラ
イメント光を用いて、レチクルとウエハをTTLで同時に
観察する。
[Problems to be Solved by the Invention] The stepper, which has appeared with a so-called off-axis alignment system, has been proposed for many improvements so far.
Currently, the so-called TTL alignment system is the mainstream. The stepper alignment systems proposed so far can be broadly classified as follows: (1) TTL on-axis system: A reticle and a wafer are simultaneously observed by TTL using the same alignment light as the exposure light.

(2)TTLノンアクシスシステム:露光光と異なるアラ
イメント光を用いて、レチクルとは別にウエハをTTL観
察する。
(2) TTL non-axis system: TTL observation of the wafer is performed separately from the reticle by using alignment light different from the exposure light.

(3)オフアクシスシステム:投影レンズとは全く別に
配置されたアライメント顕微鏡で、レチクルとは別にウ
エハを観察する。
(3) Off-axis system: An alignment microscope arranged completely separate from the projection lens to observe the wafer separately from the reticle.

の3つになる。It will be three.

この中で、(3)のオフアクシスシステムを有するス
テッパは、レチクルとウエハの相対位置合せにおいて介
在する間接誤差因子が多いこと、またアライメント段階
から露光段階に至るまでの時間が長く、且つアライメン
ト位置から露光位置に至るまでの移動距離も長いため、
誤差成分の経時変化が大きく、従来の露光装置では、高
い重ね合せ精度を得ることが困難であったので、現在で
はあまり利用されない方式になっている。
Among them, the stepper having the off-axis system of (3) has many indirect error factors that are involved in the relative alignment between the reticle and the wafer, and the time from the alignment step to the exposure step is long, and the alignment position is long. Since the movement distance from the to the exposure position is long,
Since the change of the error component with time is large and it is difficult for the conventional exposure apparatus to obtain a high overlay accuracy, the method is not often used at present.

一方、ステッパの解像力は、 Re=k1×(λ÷NA) で示されるレイリーの式にのっとり、露光波長をg線
(436nm)に固定したまま投影レンズの開口数(NA)を
大きくすることで、解像力の向上を計ってきた。しか
し、この解像力の向上もレイリーの式、 DOF=±k2×λ/2(NA) で明らかなように、NAの増加と共に焦点深度が減少し、
投影レンズの設計、製造も限界に達したために、今後の
ハーフミクロン世代を担うためには露光波長を短くせざ
るをえない状況になってきている。現在、i線(365n
m)ステッパは実用化の段階に入っており、その次の世
代にはKrFエキシマレーザ(248nm)を光源とするエキシ
マステッパが有望視されている。
On the other hand, the resolving power of the stepper is based on the Rayleigh equation given by Re = k 1 × (λ ÷ NA), and the numerical aperture (NA) of the projection lens is increased with the exposure wavelength fixed at the g-line (436 nm). So, I have tried to improve the resolution. However, this improvement in resolution is also apparent from Rayleigh's equation, DOF = ± k 2 × λ / 2 (NA) 2 , where the depth of focus decreases with increasing NA,
Since the design and manufacturing of projection lenses have reached their limits, the exposure wavelength must be shortened to support the future half-micron generation. Currently, i-line (365n
m) Stepper is in the stage of practical application, and the excimer stepper using a KrF excimer laser (248 nm) as a light source is expected to be promising for the next generation.

しかし、ここでエキシマステッパを実用化するにあた
って、前述のアライメントシステムの見直しが必要にな
ってきた。なぜならばKrFエキシマレーザ(248nm)の光
を通す硝材は、現在では僅かに石英とホタル石に限られ
ており、露光波長以外の光に対する色収差補正が非常に
困難であるからである。
However, in order to put the excimer stepper into practical use, it is necessary to review the alignment system described above. This is because the glass materials that pass the light of the KrF excimer laser (248 nm) are currently only slightly limited to quartz and fluorite, and it is very difficult to correct chromatic aberration for light other than the exposure wavelength.

第6図はエキシマ用石英単一硝材レンズとg線レンズ
の軸上色収差特性を示している。この図において、横軸
は波長、縦軸はレンズの軸上色収差を示している。第6
図(b)に示すg線レンズの場合、複数の硝材の組合わ
せによって、その軸上色収差特性202を、目標とする波
長(436nm)でゼロに接するような曲線にすることがで
きる。一方、第6図(a)に示すエキシマレンズの場合
においては、その軸上色収差特性201は、硝材の自由度
がないために目標波長(248nm)の1点でゼロクロスす
るほぼ直線になってしまう。
FIG. 6 shows the axial chromatic aberration characteristics of the single glass material lens for excimer and the g-line lens. In this figure, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents axial chromatic aberration of the lens. Sixth
In the case of the g-line lens shown in FIG. 2B, the axial chromatic aberration characteristic 202 can be made into a curve that is in contact with zero at the target wavelength (436 nm) by combining a plurality of glass materials. On the other hand, in the case of the excimer lens shown in FIG. 6 (a), the axial chromatic aberration characteristic 201 is almost a straight line that zero-crosses at one point of the target wavelength (248 nm) because there is no degree of freedom of the glass material. .

また、g線レンズでは、非露光のアライメント光とし
て例えばHe−Neレーザ(633nm)を選択した場合、軸上
色収差はおよそ十数μmであるのに対し、エキシマレン
ズでは、非露光のアライメント光として例えばHe−Neレ
ーザより波長の短いArレーザ(500nm)を選んだとして
も、その軸上色収差はmmのオーダーに達してしまう。
Further, in the g-line lens, when a He-Ne laser (633 nm) is selected as the non-exposure alignment light, the axial chromatic aberration is approximately ten and several μm, whereas in the excimer lens, the non-exposure alignment light is used. For example, even if an Ar laser (500 nm) having a shorter wavelength than the He-Ne laser is selected, its axial chromatic aberration reaches the order of mm.

この現実から、エキシマステッパにおいては、エキシ
マレンズの軸上色収差特性を改良出来ない限り、前述の
(1),(2)のようなアライメントシステムを採用し
ても、高精度なアライメントを従来と同様に補償するこ
とが困難となる。
From this reality, in the excimer stepper, as long as the axial chromatic aberration characteristic of the excimer lens cannot be improved, even if the alignment system as described in (1) and (2) above is adopted, high precision alignment can be achieved as in the conventional case. It will be difficult to compensate.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、オフアクシスアライメントの上述したような
欠点を解消し、オフアクシスアライメントシステムを用
いても高精度なアライメントを可能にする露光装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to solve the above-described drawbacks of off-axis alignment and enable an exposure apparatus that enables highly accurate alignment even when an off-axis alignment system is used. To provide.

[問題点を解決するための手段及び作用] 上記目的を達成するための本発明に係る露光装置は、
投影光学系を通して原板上のパターンを被露光基板上の
感光層に投影露光する露光装置において、前記被露光基
板を移動するステージ手段と、前記被露光基板と同様に
前記ステージ手段によって移動される感光層を含む記録
手段と、前記投影光学系を通して前記原板上の特定マー
クの像を前記記録手段の感光層に形成するために前記特
定マークのみを照明する照明手段と、前記記録手段の感
光層に形成された前記特定マークの像を検出する検出手
段と、前記検出手段の検出出力を用いて得られた情報に
基づいて前記ステージ手段の移動を制御する制御手段
と、前記記録手段の感光層に形成された前記特定マーク
の像を消去する消去手段とを有し、前記制御手段は、前
記感光層領域内に前記特定マークの新たな像を形成する
余地がないと判定された時、前記消去手段によって前記
感光層領域内の像を消去する位置に前記記録手段が位置
するように前記ステージ手段の移動を制御することを特
徴としている。
[Means and Actions for Solving Problems] An exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is
In an exposure apparatus that projects and exposes a pattern on an original plate onto a photosensitive layer on a substrate to be exposed through a projection optical system, stage means for moving the substrate to be exposed, and a photosensitive member moved by the stage means similarly to the substrate to be exposed. Recording means including a layer, illumination means for illuminating only the specific mark to form an image of the specific mark on the original plate on the photosensitive layer of the recording means through the projection optical system, and a photosensitive layer of the recording means. On the photosensitive layer of the recording unit, a detection unit that detects the image of the formed specific mark, a control unit that controls the movement of the stage unit based on information obtained by using the detection output of the detection unit. The control means determines that there is no room for forming a new image of the specific mark in the photosensitive layer area. And time, characterized by controlling the movement of the stage means to said recording means is positioned at a position to clear the image of the photosensitive layer area by said erasing means.

詳述すれば、本発明の中心的な特徴は、感光層領域内
に特定マークの新たな像を形成する余地がないと判定さ
れた時、消去手段によって感光層領域内の像を消去する
位置に感光層を含む記録手段が位置するように前記ステ
ージ手段の移動させることにより、感光層領域内の像を
消去する消去工程の頻度を低減させたことにある。
More specifically, the central feature of the present invention is that the position where the image in the photosensitive layer area is erased by the erasing means when it is determined that there is no room for forming a new image of the specific mark in the photosensitive layer area. The frequency of the erasing step for erasing the image in the photosensitive layer area is reduced by moving the stage means so that the recording means including the photosensitive layer is positioned at the position.

記録手段をステージ手段に固定する場合、記録手段に
用いられる記録材料は、マーク像の書き込み/消去に関
して、無限回の繰り返し性を持っているのが理想であ
る。そうでなければ、悪くとも月1回程度の交換ですむ
ようなレベルの耐久性が必要である。現在、記録材料と
して利用可能な光磁気記録材料あるいはホトクロミック
材料等の材料は、それぞれ耐久性の改良が進められては
いるが、ウエハ1枚に1回の書き込み/消去を前提とし
た場合、まだ不満足な状況にある。
When the recording means is fixed to the stage means, it is ideal that the recording material used for the recording means has infinite repeatability in writing / erasing the mark image. If not, the durability must be at a level such that replacement is required once a month at the worst. At present, materials such as magneto-optical recording materials or photochromic materials that can be used as recording materials have been improved in durability, but if writing / erasing is performed once on each wafer, I am still unsatisfied.

また、ウエハ1枚に1回の書き込み/消去を前提とす
る場合には、露光装置のウエハ処理サイクルの中に、マ
ーク像の書き込み、読み取り、消去という工程が入って
くる。この工程は従来の露光装置にはない工程で、その
分だけ生産性の劣化要因になる。書き込みと読み取りは
精度補償のためには必然的な工程であるが、消去工程の
必然性はない。
If it is assumed that writing / erasing is performed once for each wafer, steps of writing, reading, and erasing a mark image are included in the wafer processing cycle of the exposure apparatus. This step is a step that is not found in the conventional exposure apparatus, and is a factor that deteriorates the productivity. Writing and reading are inevitable steps for accuracy compensation, but there is no inevitability of erasing step.

例えば、記録手段の感光層領域のサイズを約Φ20mm
(約300mm2の面積)とし、マーク像のサイズを、マーク
像はオフアクシス顕微鏡の視野以上に大きくする必要は
ないので、約140×100μm、面積にして約0.014mm2程度
であるとすると、ウエハ1枚毎のマーク像を感光層領域
上にきれいに配列してゆくことが出来れば、20000枚以
上のウエハの露光処理を、消去工程なしに進めることが
出来る。
For example, the size of the photosensitive layer area of the recording means is about Φ20mm.
(Area of about 300 mm 2 ), and the size of the mark image does not need to be larger than the field of view of the off-axis microscope, so it is about 140 × 100 μm, and the area is about 0.014 mm 2 . If the mark images for each wafer can be arranged neatly on the photosensitive layer area, the exposure process of 20,000 or more wafers can be performed without an erasing step.

更に改良された本発明の他の特徴は、ステージ手段上
のウエハを記録手段に対して独立に移動可能としている
ことである。これにより、露光装置のウエハ処理サイク
ルにおいて、不要な消去工程の削除を可能としている。
Another further improved feature of the present invention is that the wafer on the stage means can be moved independently of the recording means. This makes it possible to eliminate unnecessary erasing steps in the wafer processing cycle of the exposure apparatus.

露光装置では、通常、アライメントが完了するまで
に、以下の3つのステツプを取る。
The exposure apparatus usually takes the following three steps until the alignment is completed.

第1ステツプ:ウエハ外形を基準とした位置合せの後、
ウエハをウエハチヤツク上に搭載する。精度は数十μ
m、角度誤差は数分のオーダである。
First step: after alignment based on the wafer outer shape,
Mount the wafer on the wafer chuck. Accuracy is several tens of μ
m, the angular error is on the order of a few minutes.

第2ステップ:ウエハ上のパターンを基準としたオフア
クシス顕微鏡による粗位置合せで、その検出結果に基づ
いて、ウエハチヤツクによりウエハのX,Y,θ方向の補正
移動を行なう。精度は数μm、角度誤差として数秒のオ
ーダである。
Second step: rough alignment by an off-axis microscope with the pattern on the wafer as a reference, and based on the detection result, the wafer chuck corrects and moves the wafer in the X, Y, and θ directions. The accuracy is several μm, and the angular error is on the order of several seconds.

第3ステップ:最終の微位置合せである。第2ステップ
の結果、ウエハ上のファイナルアライメントマークを高
倍顕微鏡の視野内に捕らえることができ、高精度なアラ
イメントが可能となる。
Third step: final fine alignment. As a result of the second step, the final alignment mark on the wafer can be captured within the field of view of the high magnification microscope, and highly accurate alignment can be performed.

ところで、レチクルマーク像の記録手段への書き込み
と、記録手段上のマーク像の読み取りの工程は、上述の
第3ステップの中に組み込まれるのが妥当であるが、こ
の場合、ウエハチヤツク上に記録手段が設けられている
と、第2ステップにおいて、記録手段はウエハチヤツク
もろともX,Y,θ方向に補正移動されるために、マーク像
の記録手段に対する書き込み位置がランダムになってし
まう。マーク像の書き込み位置がランダムになるという
ことは、もしこれを消去せずにつぎのウエハ処理工程に
進んだ場合、前のマーク像と次のそれとが記録手段上で
重ね焼きされる可能性があり、それを避けるためにはウ
エハごとの消去工程が必要となる。しかしながら、更に
改良された本発明の特徴によれば、このような不都合の
解消が可能である。
By the way, it is appropriate that the steps of writing the reticle mark image in the recording means and reading the mark image on the recording means are incorporated in the above-mentioned third step, but in this case, the recording means is recorded on the wafer chuck. In the second step, since the recording means is corrected and moved in the X, Y, and θ directions in the second step, the writing position of the mark image on the recording means becomes random. The random writing position of the mark image means that the previous mark image and the next mark image may be overprinted on the recording means if the next wafer processing step is performed without erasing the mark image. In order to avoid this, an erasing process for each wafer is required. However, according to the further improved feature of the present invention, such inconvenience can be eliminated.

なお、本発明と直接関係しないが、この特徴を後述の
実施例に沿って説明すると、(1)ウエハチヤツク以外
にウエハを保持する保持手段が必要であり、(2)保持
手段はウエハを保持しつつ上下(Z)方向及び回転
(θ)方向に移動可能であり、(3)上下方向の移動精
度はTVプリアライメントのためのオフアクシス顕微鏡の
焦点深度を維持できる程度であり、(4)回転方向の移
動精度はTVプリアライメントの検出値によりウエハを回
転して、アライメントマークを高倍顕微鏡の視野に入れ
る程度であることが望ましい。
Although not directly related to the present invention, this feature will be described along with an embodiment described later. (1) A holding means for holding the wafer is required in addition to the wafer chuck, and (2) the holding means holds the wafer. While it can move in the vertical (Z) direction and the rotational (θ) direction, (3) the vertical movement accuracy is such that the depth of focus of the off-axis microscope for TV pre-alignment can be maintained, and (4) rotation. The movement accuracy in the direction is preferably such that the wafer is rotated according to the detection value of TV pre-alignment to bring the alignment mark into the visual field of the high magnification microscope.

また、本発明では、記録手段にマーク像を整然と配列
してゆくために、既にパターンが形成されている領域を
記憶する手段と、次に書き込むべき位置をTVプリアライ
メントの結果とステージの現在位置から算出し、ステー
ジ駆動に指示をあたえることが望ましい。
Further, in the present invention, in order to arrange the mark images on the recording means in an orderly manner, the means for storing the area where the pattern is already formed, and the position to be written next are the TV pre-alignment result and the current position of the stage. It is desirable to give an instruction to drive the stage based on the calculation.

[実施例] 第1図は本発明に係わるステッパ(ステップアンドリ
ビート露光装置)の一実施例を示している。この図にお
いて、1はホト原板(以下レチクル)、2は半導体基板
(以下ウエハ)である。エキシマレーザ30から出た光ビ
ーム31は、照明光学系3を通ってレチクル1を照明す
る。このとき、投影レンズ4によりレチクル1上の半導
体装置用パターンがウエハ2上に縮小投影され、ウエハ
2上の感光層に転写される。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a stepper (step and beat exposure apparatus) according to the present invention. In this figure, 1 is a photo original plate (hereinafter, reticle), and 2 is a semiconductor substrate (hereinafter, wafer). The light beam 31 emitted from the excimer laser 30 illuminates the reticle 1 through the illumination optical system 3. At this time, the semiconductor device pattern on the reticle 1 is reduced and projected onto the wafer 2 by the projection lens 4 and transferred onto the photosensitive layer on the wafer 2.

エキシマ照明系3については、すでに多くの提案がな
されているので、以下簡略化して説明する。ミラー41に
より上方(Z方向)に向けられたビーム31は、インコヒ
ーレント光学系32、フライアイレンズ33、コンデンサー
レンズ34a,34b、ミラー35を順に経てマスキング結像面
に至る。36はマスキング結像面に配置されているマスキ
ングブレード、37a,37bはマスキングブレード36の像を
レチクル1上に結像するマスキング結像レンズである。
Since many proposals have already been made for the excimer illumination system 3, the following description will be simplified. The beam 31 directed upward (Z direction) by the mirror 41 passes through the incoherent optical system 32, the fly-eye lens 33, the condenser lenses 34a and 34b, and the mirror 35 in this order and reaches the masking image plane. Reference numeral 36 is a masking blade arranged on the masking image forming plane, and 37a and 37b are masking image forming lenses for forming an image of the masking blade 36 on the reticle 1.

レチクル1はレチクル保持台11により支持されてい
る。レチクル保持台11は不図示のステージによりX,Y,θ
方向に移動するように支持されている。ウエハ2はウエ
ハチャック21により真空吸着された状態で投影露光され
るが、第1図では支持チャック22により支持され、ウエ
ハチャック21と分離している状態を示している。ウエハ
チャック21の周辺部にはパターン記録材料(感光層、例
えば光磁気記録材料、ホトクロミック材料)23を塗布し
た硝子板24が配置されている。硝子板24はこの図では2
組しか示されていないが、実際には第3図(a)に付番
113,114,115,116で示すように4組がウエハチャック21
の周辺に配置されている。
The reticle 1 is supported by a reticle holding table 11. The reticle holding table 11 is mounted on a stage (not shown) for X, Y, θ
It is supported to move in the direction. The wafer 2 is projected and exposed in a state of being vacuum-sucked by the wafer chuck 21, but FIG. 1 shows a state in which it is supported by the support chuck 22 and separated from the wafer chuck 21. A glass plate 24 coated with a pattern recording material (photosensitive layer, eg, magneto-optical recording material, photochromic material) 23 is arranged in the peripheral portion of the wafer chuck 21. The glass plate 24 is 2 in this figure.
Although only the set is shown, it is actually numbered in Fig. 3 (a).
As shown by 113, 114, 115, and 116, four sets are wafer chucks 21.
It is located around.

ウエハチャック21はステージ5によりX,Y,Z,θ,ω
(X軸回りの回転成分),ω(Y軸回りの回転成分)
の各方向に移動する。ステージ5はステージ定盤50に支
持されている。ステージ5はステージ定盤50に対してY
軸方向に移動するYステージ51、Yステージ51に対して
X軸方向に移動するXステージ52を有し、その上に例え
ば3本の圧電素子(ピエゾ素子)53によるレベリング
(ωX)とZ軸方向に移動するレベリングステージ
54が、更にその上に回転(θ)微動ステージ55と、上下
(Z)微動ステージ56が載置される。ウエハチャック21
はZ微動ステージ56の上に載置される。
Wafer chuck 21 moves X, Y, Z, θ, ω X by stage 5.
(Rotation component around X axis), ω Y (Rotation component around Y axis)
Move in each direction. The stage 5 is supported by a stage surface plate 50. Stage 5 is Y with respect to stage surface plate 50
A Y stage 51 that moves in the axial direction and an X stage 52 that moves in the X axis direction with respect to the Y stage 51 are provided, and leveling (ω X , ω Y ) by, for example, three piezoelectric elements (piezo elements) 53 is provided thereon. ) And a leveling stage that moves in the Z-axis direction
A rotary (θ) fine movement stage 55 and an up-and-down (Z) fine movement stage 56 are mounted thereon. Wafer chuck 21
Is mounted on the Z fine movement stage 56.

レベリングステージ54の上にはステージ5の位置座標
の基準となるミラー85がX、Y方向それぞれに載置され
ており、レーザ干渉器86を通過したビームを反射するこ
とでステージ5の位置や走行距離を知ることを可能にし
ている。87は干渉器86からの光信号を電気信号に変換す
るレシーバである。また、レベリングステージ54の上に
はθ粗動機構57、Z粗動機構58が構成され、その上に支
持チヤツク22が載置されている。
On the leveling stage 54, a mirror 85, which serves as a reference for the position coordinates of the stage 5, is mounted in each of the X and Y directions, and reflects the beam that has passed through the laser interferometer 86 to move the position and travel of the stage 5. It makes it possible to know the distance. 87 is a receiver for converting the optical signal from the interferometer 86 into an electric signal. Further, a θ coarse movement mechanism 57 and a Z coarse movement mechanism 58 are formed on the leveling stage 54, and the support chuck 22 is mounted thereon.

レチクル1の上側にはレチクル光学系6が配置され
る。レチクル光学系6は露光光と同一の波長を扱う光学
系であり、レチクル光学系6には、エキシマレーザ30か
ら出た光ビーム31が、ミラー41を解除することで、ミラ
ー42,43で反射されて供給される。レチクル光学系6は
2本の対物レンズ系を持つ双眼の光学系であり、レチク
ル1上の小さな領域を持つターゲットマークに、エキシ
マレーザ光を照射することにより、ターゲットマークを
ウエハ2側のパターン記録材料面23に転写することを可
能としている。レチクル光学系6による照明は、照明系
3と同様の開口数(NA)を持ち、かつ照度ムラを低減す
るためにインコヒーレント光学系40がミラー42と43の間
に配置される。レチクル光学系6に入ったビームは、ビ
ームスプリッター44、リレーレンズ45、対物レンズ46を
通り、その後全反射プリズム47により下方に曲げられて
レチクル1を照明する。48は照明された領域を撮像する
CCDカメラである。
Above the reticle 1, a reticle optical system 6 is arranged. The reticle optical system 6 is an optical system that handles the same wavelength as the exposure light, and the reticle optical system 6 reflects the light beam 31 emitted from the excimer laser 30 on the mirrors 42 and 43 by releasing the mirror 41. Is supplied. The reticle optical system 6 is a binocular optical system having two objective lens systems, and a target mark having a small area on the reticle 1 is irradiated with excimer laser light to record the target mark on the wafer 2 side. It is possible to transfer to the material surface 23. Illumination by the reticle optical system 6 has a numerical aperture (NA) similar to that of the illumination system 3, and an incoherent optical system 40 is arranged between the mirrors 42 and 43 in order to reduce uneven illuminance. The beam that has entered the reticle optical system 6 passes through the beam splitter 44, the relay lens 45, and the objective lens 46, and is then bent downward by the total reflection prism 47 to illuminate the reticle 1. 48 images the illuminated area
It is a CCD camera.

ステージ5の上方、投影レンズ3に隣接してオフアク
シス顕微鏡7が配置されている。オフアクシス顕微鏡7
は非露光光(白色光)を扱う単眼の顕微鏡であり、内部
の基準マーク70とウエハ2上のアライメントマークとの
相対位置検出を行なうのが主たる役割である。対物レン
ズ71、リレーレンズ72はウエハ2上のアライメントマー
クを拡大して結像面74に投影する。エレクターレンズ7
7,78は両者が光軸上に挿入された時は低倍エレクターレ
ンズとして、78が退去した時は高倍エレクターレンズと
して作用し、結像面74の空中線をCCDカメラ79の受光面
に投影する。
An off-axis microscope 7 is arranged above the stage 5 and adjacent to the projection lens 3. Off-axis microscope 7
Is a monocular microscope that handles non-exposure light (white light), and its main role is to detect the relative position between the internal reference mark 70 and the alignment mark on the wafer 2. The objective lens 71 and the relay lens 72 magnify the alignment mark on the wafer 2 and project it on the image plane 74. Erector lens 7
7,78 act as a low-magnification erector lens when both are inserted on the optical axis, and as a high-magnification erector lens when 78 retreats, projecting the aerial rays of the image plane 74 onto the light-receiving surface of the CCD camera 79. .

25は不図示の光源から光を導く光ファイバであり、こ
こからの光りは照明レンズ26,ビームスプリッタ73を介
してウエハ2の照明光となる。同様に27は不図示の光源
から光を導く光ファイバーであり、ここからの光りは照
明レンズ28を介して基準マーク70を照射する。ビームス
プリッタ75は、基準マーク70のパターン面と結像面74が
CCDカメラ79の受光面から同じ光路長となるよう配置さ
れている。これにより、基準マーク70もエレクタレンズ
77,78によりCCDカメラ79の受光面に投影結像される。オ
フアクシス顕微鏡7にはフォーカス検出機能が備わって
いる。これは、例えばCCDの出力信号を用いてボケ量検
出処理することにより可能である。
Reference numeral 25 is an optical fiber that guides light from a light source (not shown), and the light from this becomes illumination light for the wafer 2 via the illumination lens 26 and the beam splitter 73. Similarly, 27 is an optical fiber that guides light from a light source (not shown), and the light from this illuminates the reference mark 70 via the illumination lens 28. The beam splitter 75 has the pattern surface of the reference mark 70 and the image plane 74.
The CCD camera 79 is arranged so as to have the same optical path length from the light receiving surface. As a result, the fiducial mark 70 is also an elector lens.
The images are projected and imaged on the light receiving surface of the CCD camera 79 by 77 and 78. The off-axis microscope 7 has a focus detection function. This is possible by performing the blur amount detection processing using the output signal of the CCD, for example.

更に、ステージ5の上方には、投影レンズ4に近接し
て、パターン記録材料面23に書き込まれたパターンを消
去するための消去手段80が配置されている。消去手段80
は具体的にはファイバー81により光を導入し、プリズム
82,レンズ83により光をパターン記録材料面23に落射照
明するものである。
Further, above the stage 5, an erasing means 80 for erasing the pattern written on the pattern recording material surface 23 is arranged near the projection lens 4. Erasing means 80
Specifically, the light is introduced by the fiber 81, and the prism
The light is incident on the pattern recording material surface 23 by the lens 82 and the lens 83.

制御回路9は前述の各構成要素をコントロールするた
めに用いられる。CPU91は予め定められたシーケンスソ
フトにしたがって各要素に指令を出し、また各要素から
のデータを判断して次の手順を決める。演算回路92は主
にステージ5の座標位置やオフアクシス顕微鏡7の検出
結果等からレチクル1とウエハ2の相対位置を算出する
時、高速性と高精度を要求される演算処理に用いられ、
記憶回路93はそれら測定データや演算データを記憶する
ために用いられる。部分的な詳細構造については後述す
るが、以上が本実施ァの基本構成である。
The control circuit 9 is used to control each of the above-described components. The CPU 91 issues a command to each element according to predetermined sequence software, and also determines data from each element to determine the next procedure. The arithmetic circuit 92 is mainly used for arithmetic processing that requires high speed and high accuracy when calculating the relative position between the reticle 1 and the wafer 2 from the coordinate position of the stage 5 and the detection result of the off-axis microscope 7.
The storage circuit 93 is used to store the measurement data and the calculation data. The partial detailed structure will be described later, but the above is the basic configuration of the present embodiment.

第2図は本発明に使用するレチクル1の実施例であ
る。この図において、101は投影レンズ4の転写可能領
域を示し、102は半導体装置用の実素子パターン領域で
あり、この領域に接する図示左右のスクライプライン領
域には精密アライメントマーク103L,103Rが、また図示
上方には粗アライメントマーク104が配置されている。
更に、X軸上の左右、転写可能領域101ぎりぎりに補正
用マーク105L,105Rが置かれている。この場合、精密ア
ライメントマーク103L,103Rは次の工程で使用するため
のものである。
FIG. 2 shows an embodiment of the reticle 1 used in the present invention. In this figure, 101 is a transferable area of the projection lens 4, 102 is an actual element pattern area for a semiconductor device, and precision alignment marks 103L and 103R are provided in the left and right scrape line areas in contact with this area. A rough alignment mark 104 is arranged above the drawing.
Further, correction marks 105L and 105R are placed on the left and right on the X-axis, just near the transferable area 101. In this case, the precision alignment marks 103L and 103R are for use in the next step.

第3図(a)は本発明に係わるウエハ2及びウエハチ
ャック21の平面図である。ウエハ2には前工程で作り込
まれたパターンが配列されている。それぞれのショット
間のスクライブライン相当部には、第2図で説明した10
3L,103R,104の各々のマークに相当するマークが作り込
まれている。このうち実際のプリアライメントマークと
しては、例えばショット34に所属するマーク110とショ
ット42に所属するマーク111とが使用される。また、本
実施例においては、精密アライメントマークを用いてウ
エハ2上の複数シヨツトの座標位置を求め、これを用い
てウエハ2上の各シヨツトの補正座標位置を算出し、こ
の補正座標位置に基づいてステージ5の移動を制御し
て、レチクル1に対するウエハ2の各シヨツトのアライ
メントを行う所謂AGA(アドバンスドグローバルアライ
メント)が基本なので、精密アライメントマークについ
ては、例えば第3図(a)でハッチングで示すAGA用計
測ショット7,13,19,35,38,41,57,63,69に所属するマー
クを使用することになる。AGAは例えば特開昭63−23232
1号公報に開示されているようなものである。
FIG. 3A is a plan view of the wafer 2 and the wafer chuck 21 according to the present invention. The pattern formed in the previous step is arranged on the wafer 2. The part corresponding to the scribe line between each shot is the same as the one described in FIG.
Marks corresponding to the respective marks of 3L, 103R, 104 are built in. Of these, as the actual pre-alignment marks, for example, the mark 110 belonging to the shot 34 and the mark 111 belonging to the shot 42 are used. Further, in the present embodiment, the coordinate positions of a plurality of shots on the wafer 2 are obtained using the precision alignment mark, the corrected coordinate position of each shot on the wafer 2 is calculated using this, and based on this corrected coordinate position. The basic alignment is so-called AGA (Advanced Global Alignment) that controls the movement of the stage 5 to align each shot of the wafer 2 with respect to the reticle 1. Therefore, the precision alignment marks are shown by hatching in FIG. 3 (a), for example. The marks belonging to the AGA measurement shots 7, 13, 19, 35, 38, 41, 57, 63, 69 will be used. AGA is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-23232.
It is as disclosed in Japanese Patent Publication No.

ウエハチャック112(第1図のウエハチャック21)に
は、その4角に略等間隔となるように画像記録面113,11
4,115,116が配置されている。画像記録面113,114,115,1
16の各表面は、Z方向に関してウエハチャック21に保持
されているウエハ2の表面とほぼ同一平面になるように
設定されている。第3図(b)は例えば画像記録面114
の拡大図である。他の画像記録面113,115,116もこれと
同様である。この図において、120は硝子板(第1図の
硝子板24)、121は像形成可能な有効領域である。有効
領域121内には第2図で説明した補正用マーク105L,105R
が投影露光されることにより形成されたマーク122が多
数配列可能である。また、第3図(c)はウエハ2上の
精密アライメントマーク117、または画像記録面114上の
補正用マーク122をオフアクシス顕微鏡7の視野で観察
した状態を示している。
On the wafer chuck 112 (wafer chuck 21 in FIG. 1), the image recording surfaces 113, 11 are arranged so that the four corners are arranged at substantially equal intervals.
4,115,116 are arranged. Image recording surface 113,114,115,1
Each surface of 16 is set to be substantially flush with the surface of the wafer 2 held by the wafer chuck 21 in the Z direction. FIG. 3B shows an image recording surface 114, for example.
FIG. The other image recording surfaces 113, 115, 116 are similar to this. In this figure, 120 is a glass plate (glass plate 24 in FIG. 1), and 121 is an effective area capable of forming an image. In the effective area 121, the correction marks 105L and 105R described in FIG.
A large number of marks 122 formed by projecting and exposing can be arranged. Further, FIG. 3C shows a state in which the precision alignment mark 117 on the wafer 2 or the correction mark 122 on the image recording surface 114 is observed in the field of view of the off-axis microscope 7.

本実施例では、前記2種類のマークが同一形状になる
ようにレチクルデザインしてある。130はCCDカメラ79の
フレーム画面、131はオフアクシス顕微鏡7に内蔵され
た基準マーク(第1図の基準マーク70)である。ウエハ
2上のアライメントマーク117の場合でいえば、マーク1
32はマーク103Lの、マーク133はマーク103Rの投影露光
により作り込まれたものであり、画像記録面114上の補
正用マーク122の場合でいえば、マーク132はマーク105L
の、マーク133はマーク105Rの投影露光により作り込ま
れたものである。この場合、マーク117,122は共にレチ
クル1上で離れた位置に存在するマークをステージ5を
送って2度露光することで隣接マークを形成することに
なるが、この手法は例えば特開昭63−13329号公報で提
案されている。
In this embodiment, the reticle is designed so that the two types of marks have the same shape. 130 is a frame screen of the CCD camera 79, and 131 is a reference mark (reference mark 70 in FIG. 1) built in the off-axis microscope 7. In the case of the alignment mark 117 on the wafer 2, the mark 1
32 is a mark 103L and mark 133 is a mark 103L formed by projection exposure. In the case of the correction mark 122 on the image recording surface 114, the mark 132 is the mark 105L.
The mark 133 is created by the projection exposure of the mark 105R. In this case, the marks 117 and 122 both form marks adjacent to each other on the reticle 1 by sending them through the stage 5 and exposing them twice, and this mark is formed by, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-13329. It has been proposed in the publication.

次に、本実施例の動作を第4図のフローチャートを用
いて説明する。この動作は予めメモリ93に設定されてい
るシーケンスに基づいて制御回路9のCPU91により制御
される。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This operation is controlled by the CPU 91 of the control circuit 9 based on the sequence preset in the memory 93.

動作が開始される(ステップ150)と、第1図に示す
ように支持チャック22がウエハチャック21の表面より突
出した状態でウエハ2の交換が行なわれ、支持チャック
22にウエハ2がセットされるステップ151)。この後、
ステージ5は、第3図(a)に示すプリアライメントマ
ーク110,111の内、例えば図示右側(第1)のプラアラ
イメントマーク110がオフアクシス顕微鏡7の低倍視野
に入るようにX,Y軸方向に移動し、ウエハ2をZ軸方向
に移動してフォーカシングする。この状態で、CPU91はC
CDカメラ79からの画像信号を用いてマーク110の基準マ
ーク70に対するX,Y軸方向の位置を検出すると共に、そ
のときのステージ5のX,Y軸方向の座標位置をレシーバ8
7の出力を用いて検出し、記憶する。
When the operation is started (step 150), the wafer 2 is exchanged with the support chuck 22 protruding from the surface of the wafer chuck 21 as shown in FIG.
The wafer 2 is set on 22 (step 151). After this,
The stage 5 is moved in the X- and Y-axis directions so that, for example, the plastic alignment mark 110 on the right side (first) in the figure among the pre-alignment marks 110 and 111 shown in FIG. Then, the wafer 2 is moved in the Z-axis direction for focusing. In this state, CPU91 is C
The position of the mark 110 in the X and Y axis directions with respect to the reference mark 70 is detected using the image signal from the CD camera 79, and the coordinate position of the stage 5 at that time in the X and Y axis directions is received by the receiver 8.
The output of 7 is used to detect and store.

このときのフォーカス検出は、オフアクシス顕微鏡7
のフォーカス検出機能でおこない、駆動はZ粗動機構58
により行なう。次に、ステージ5は図示左側のプリアラ
イメントマーク111がオフアクシス顕微鏡7の低倍視野
に入るように移動し、右プリアライメントマーク110の
場合と同様にフォーカシング、位置検出、座標記憶を行
なう(ステップ152)。
Focus detection at this time is performed by the off-axis microscope 7
The Z coarse movement mechanism 58
Performed by Next, the stage 5 is moved so that the pre-alignment mark 111 on the left side in the drawing enters the low-magnification field of view of the off-axis microscope 7, and focusing, position detection, and coordinate storage are performed as in the case of the right pre-alignment mark 110 (step. 152).

以上の手順により、オフアクシス顕微鏡7の光軸(こ
の場合は基準マーク70)を原点とし、ステージ5の移動
方向を座標軸とする装置座標に対して、ウエハ2上に刻
まれたパターンの座標関係を粗く知るデーターが得られ
たことになる。
By the above procedure, the coordinate relationship of the pattern engraved on the wafer 2 with respect to the apparatus coordinates with the optical axis of the off-axis microscope 7 (reference mark 70 in this case) as the origin and the movement direction of the stage 5 as the coordinate axis. This means that the data to roughly know

この後、演算回路92によりプリアライメントマーク11
0,111の座標誤差を計算し、X,Y,θ方向の各々の補正量
ΔX,ΔY,Δθを算出する(ステップ153)。そして、CPU
91の制御に基づいてXYステージ5は、補正量ΔX,ΔYを
加味して、次に移動すべき位置に向かって移動を開始
し、θ粗動機構57は補正量Δθをゼロにすべくウエハ2
を支持する支持チャック22を回転駆動する(ステップ15
4)。
After this, the arithmetic circuit 92 causes the pre-alignment mark 11
The coordinate error of 0,111 is calculated, and the correction amounts ΔX, ΔY, Δθ in the X, Y, and θ directions are calculated (step 153). And CPU
Based on the control of 91, the XY stage 5 starts the movement toward the position to be moved next by taking the correction amounts ΔX and ΔY into consideration, and the θ coarse movement mechanism 57 sets the correction amount Δθ to zero. Two
The support chuck 22 that supports the motor is rotationally driven (step 15
Four).

このときのΔθの量は、ウエハ2の外周を基準とした
プリアライメントの精度に依存し、その量は約1000ppm
(3分)であり、これを画像記録面113,114,115,116
(第3図参照)での移動量に換算すると、約100μm程
度に相当する。従って、もしウエハチャック21ごと回転
してΔθを補正する場合、画像記録面の位置は、±100
μm程度ばらつくことになる。一方、ステップ154での
Δθ補正後のθ補正残存誤差は、マーク110,111を用い
たプリアライメントの精度に依存し、その量は約100ppm
(20秒)であり、画像記録面113,114,115,116での移動
量に換算すると約10μmとなる。
The amount of Δθ at this time depends on the accuracy of pre-alignment with the outer periphery of the wafer 2 as a reference, and the amount is about 1000 ppm.
(3 minutes), which is the image recording surface 113, 114, 115, 116
When converted to the movement amount (see FIG. 3), it corresponds to about 100 μm. Therefore, if the wafer chuck 21 is rotated together to correct Δθ, the position of the image recording surface is ± 100.
It will vary by about μm. On the other hand, the θ-correction residual error after Δθ-correction in step 154 depends on the accuracy of the pre-alignment using the marks 110 and 111, and its amount is about 100 ppm.
(20 seconds), which is about 10 μm when converted to the amount of movement on the image recording surfaces 113, 114, 115, 116.

この後、支持チャック22は下降し、同時にウエハチャ
ック21が上昇して、支持チャック21からウエハチャック
21へのウエハ2の受渡しが行なわれる(ステップ15
5)。この時点で、ウエハ2はウエハチャック21に真空
吸着される。次に、AGAの予備計測が実施される(ステ
ップ156)。このステップでは、第3図のウエハ2にお
いて、例えばショット12,20,56,64の4ショットの精密
アライメントマーク117をオフアクシス顕微鏡7のCCDカ
メラ79で撮像する。このときの画像信号からは主にθの
残存誤差を読み取り、これをθ微動ステージ55を使って
回転補正することになる。この結果、装置の座標に対す
るウエハパターンのθ残存誤差は5ppm以下になる。
After that, the support chuck 22 descends, and at the same time, the wafer chuck 21 rises, and the support chuck 21 moves from the wafer chuck 21 to the wafer chuck 21.
Wafer 2 is delivered to 21 (step 15).
Five). At this point, the wafer 2 is vacuum-sucked by the wafer chuck 21. Next, preliminary measurement of AGA is performed (step 156). In this step, the CCD camera 79 of the off-axis microscope 7 images the precision alignment marks 117 of, for example, four shots 12, 20, 56, and 64 on the wafer 2 in FIG. The residual error of θ is mainly read from the image signal at this time, and this is rotationally corrected using the θ fine movement stage 55. As a result, the residual θ error of the wafer pattern with respect to the coordinates of the apparatus is 5 ppm or less.

θ微動ステージ55によるθ残存誤差の補正後、レチク
ル1上の補正用マーク105L,105Rを画像記録面113,114 1
15,116のそれぞれに前述の方法で投影転写する(ステッ
プ157)。このとき、第3図(b)に示すように、既に
前工程でいくつかのマークが形成されていれば、今回の
露光では位置123の領域にマークを形成する。マーク形
成済領域のデータはメモリ93に記憶され、CPU91はこの
データと、レシーバ87の出力に応じて求められているス
テージ5の現在位置に基づいてステージ5の移動を制御
する。この結果、画像記録面113,114,115,116のそれぞ
れに関して、レチクル1上で離れた2か所にあるマーク
105L,105Rが位置123の領域1か所に形成される。
After the θ residual error is corrected by the θ fine movement stage 55, the correction marks 105L and 105R on the reticle 1 are attached to the image recording surfaces 113 and 114 1.
Projection transfer is performed on each of 15, 116 by the method described above (step 157). At this time, as shown in FIG. 3B, if some marks have already been formed in the previous process, the mark is formed in the region of the position 123 in this exposure. The data of the mark formed area is stored in the memory 93, and the CPU 91 controls the movement of the stage 5 based on this data and the current position of the stage 5 obtained according to the output of the receiver 87. As a result, the marks on the reticle 1 at two positions separated from each other on each of the image recording surfaces 113, 114, 115, and 116.
105L and 105R are formed at one location 123.

なお、本実施例では、ステップ157で4箇所の画像記
録面113,114,115,116の全てに対してマーク105L,105Rを
投影露光しているが、これを画像記録面の全てに対して
行なうか否かは、前述のベースライン長のみをチェック
するか、ステージ5の倍率(指令された移動量に対する
実際の移動量の比)、直交度(指令された移動方向に対
する実際の移動方向の傾き)、及びレチクルローテーシ
ョンまで含めてチェックするかによって任意に設定可能
である。また、このステップを各ウエハごとに行なう
か、あるいは枚数のウエハに1回行なうかは、ベースラ
イン及びステージの倍率、直交度の経時安定性と、要求
精度との兼ね合いで任意に設定することができる。
In the present embodiment, the marks 105L and 105R are projected and exposed on all the four image recording surfaces 113, 114, 115 and 116 in step 157. Check only the above-mentioned baseline length, or the magnification of the stage 5 (ratio of actual movement amount to commanded movement amount), orthogonality (inclination of actual movement direction to commanded movement direction), and reticle rotation. It can be set arbitrarily depending on whether or not to check. Whether to perform this step for each wafer or once for a certain number of wafers can be arbitrarily set in consideration of the baseline and stage magnification, the stability of orthogonality over time, and the required accuracy. it can.

次に、第3図(a)に示すウエハ2において、ショッ
トナンバ13,19,35,38,41,57,63,69の精密アライメント
マーク117に対しオフアクシス顕微鏡7を通してAGA計測
を実行する(ステップ158)。これにより、各シヨツト
ごとの精密アライメントマークの基準マーク70(第1図
参照)に対するX,Y軸方向のずれが検出される。また、
そのときのステージ5の座標位置はレシーバ87によって
検出されている。なお、このとき、該当ショットの片側
だけのマークを検出するか、両側のマークを検出するか
は、要求精度に応じて任意に設定可能である。このよう
な精密アライメントマークに対するAGA計測の終了後、
各画像記録面113,114,115,116に形成された補正用マー
クに対して同様にオフアクシス顕微鏡7を用いてAGA計
測を実行する(ステップ159)。
Next, in the wafer 2 shown in FIG. 3 (a), AGA measurement is performed on the precision alignment marks 117 of the shot numbers 13, 19, 35, 38, 41, 57, 63, 69 through the off-axis microscope 7 ( Step 158). As a result, the displacement of the precision alignment mark for each shot with respect to the reference mark 70 (see FIG. 1) in the X and Y axis directions is detected. Also,
The coordinate position of the stage 5 at that time is detected by the receiver 87. At this time, it is possible to arbitrarily set whether to detect the mark on only one side or the mark on both sides of the corresponding shot according to the required accuracy. After completing the AGA measurement for such precision alignment marks,
Similarly, the AGA measurement is performed on the correction marks formed on the image recording surfaces 113, 114, 115 and 116 using the off-axis microscope 7 (step 159).

ステップ158とステップ159のAGA計測で得られたアラ
イメント検出データ、及びステージ5の座標位置データ
から、ウエハ2上の各ショットを露光する時に使用され
る補正配列座標を決定する(ステップ160)。ステップ1
59のデータからは、前述のベースライン長、ステージ5
の倍率成分と直交度成分、及びレチクルローテーション
が算出される。また、このデータから投影レンズ4の倍
率も算出できる。例えば、ベースライン長は第3図
(a)の画像記録面113,114,115,116の一つにレチクル
1上のマーク105L,105Rを形成した後、この画像記録面
上のマークがその形成位置からオフアクシス顕微鏡7の
基準マーク70と一致するまでのステージ5の移動量をレ
シーバ87の出力によって求めることにより、算出するこ
とができる。ステージ5の倍率成分及び直交度成分は、
ステージ5をX又はY軸方向に所定の指令距離だけ移動
させることにより、画像記録面113,114,115,116の少な
くとも2つにマーク105L,105Rを形成した後、オフアク
シス顕微鏡7の基準マーク70に各画像記録面上のマーク
が一致するためのステージ5の移動量をレシーバ87の出
力によって求めることにより、算出される。
From the alignment detection data obtained by the AGA measurement in steps 158 and 159, and the coordinate position data of the stage 5, the correction array coordinates used when exposing each shot on the wafer 2 are determined (step 160). step 1
From the 59 data, the baseline length, stage 5 above
Magnification component and orthogonality component, and reticle rotation are calculated. The magnification of the projection lens 4 can also be calculated from this data. For example, the baseline length is such that after marks 105L and 105R on the reticle 1 are formed on one of the image recording surfaces 113, 114, 115 and 116 of FIG. The moving amount of the stage 5 until it coincides with the reference mark 70 can be calculated by obtaining the output of the receiver 87. The magnification component and orthogonality component of stage 5 are
After the marks 105L and 105R are formed on at least two of the image recording surfaces 113, 114, 115 and 116 by moving the stage 5 in the X or Y axis direction by a predetermined command distance, the reference marks 70 of the off-axis microscope 7 are used to form the image recording surfaces. It is calculated by obtaining the moving amount of the stage 5 for matching the upper marks from the output of the receiver 87.

一方、ステップ158で得られたデータからは、ウエハ
2のショット配列のX,Y軸成分と、X,Y軸方向それぞれの
倍率成分及びチップローテーション方向が周知のように
算出される。この結果から露光時にステージ5の移動を
制御するために使用されるショット配列座標を決定す
る。なお、チップローテーションまで補正しようとする
なら、ステップ160の次にレチクル1のダイローテーシ
ョン分のθを回転補正するステップを挿入する。
On the other hand, from the data obtained in step 158, the X and Y axis components of the shot array of the wafer 2, the magnification components in the X and Y axis directions, and the chip rotation direction are calculated in a known manner. From this result, shot array coordinates used to control the movement of the stage 5 during exposure are determined. If it is desired to correct even the tip rotation, a step of rotationally correcting θ for the die rotation of the reticle 1 is inserted after step 160.

この後、ウエハ2のステップアンドリピート露光を開
始する(ステップ161)。このときステージ5の移動
は、レシーバ87で位置が計測されながら、ステップ160
で算出されたショット配列座標に基づいて制御される。
この場合、ステージ5の移動は、周知のようにXY座標に
関して階段状のステップ移動となる。露光終了後、露光
済ウエハ2をウエハチャック21から支持チヤツク22に受
渡し、ウエハ2を回収する(ステップ162)。
After that, step and repeat exposure of the wafer 2 is started (step 161). At this time, the movement of the stage 5 is performed in step 160 while the position is measured by the receiver 87.
Control is performed based on the shot arrangement coordinates calculated in step S1.
In this case, the movement of the stage 5 is stepwise with respect to the XY coordinates, as is well known. After the exposure is completed, the exposed wafer 2 is delivered from the wafer chuck 21 to the support chuck 22, and the wafer 2 is collected (step 162).

次いで、CPU91は各画像記録面113,114,115,116のパタ
ーン領域が満杯か否かを判断する(ステップ163)。こ
の状況はメモリ93に記憶されているので、これを参照す
る。もし、満杯の場合にはステップ164にとんで、ステ
ージ5を移動することにより、各画像記録面を消去手段
80の下に持っていき、これから画像記録面に白色光を照
射することにより、画像記録面に形成されているパター
ンを一括消去する。また、次の未露光ウエハが待機して
いるかどうかを判断し(ステップ165)、待機している
場合にはステップ151に戻り前述の動作を繰返す。待機
ウエハが無い場合にはシーケンスは完了する。
Next, the CPU 91 determines whether or not the pattern areas of the image recording surfaces 113, 114, 115 and 116 are full (step 163). This situation is stored in the memory 93 and is referred to. If it is full, the step 5 is skipped and the stage 5 is moved to erase each image recording surface.
The pattern formed on the image recording surface is erased at once by bringing it under 80 and irradiating the image recording surface with white light. Further, it is determined whether or not the next unexposed wafer is on standby (step 165), and if it is on standby, the process returns to step 151 to repeat the above operation. If there are no standby wafers, the sequence is complete.

ここで、本実施例において、画像記録面に何ショット
位のマークが形成できるかを試算してみる。第1図の実
施例が8インチウエハ仕様であり、第3図(a)のウエ
ハチャック112が8インチとする。XYステージ5の稼動
範囲は8インチウエハ全域を露光でき、且つ8インチウ
エハ全域をオフアクシス顕微鏡7で観察可能とするもの
であり、XYステージ5の稼動範囲は矩形の領域であるか
ら、8インチウエハの円弧に外接する矩形の内部にあれ
ば画像記録面は露光及び観察が可能である。従って、画
像記録面113,114,115,116のパターニング可能範囲121は
約Φ30mmとなり、その面積は約700mm2である。
Here, in this embodiment, a trial calculation is made as to how many shot marks can be formed on the image recording surface. The embodiment of FIG. 1 has an 8-inch wafer specification, and the wafer chuck 112 of FIG. 3 (a) has an 8-inch wafer specification. The operating range of the XY stage 5 is such that the entire 8 inch wafer can be exposed and the entire 8 inch wafer can be observed with the off-axis microscope 7. The operating range of the XY stage 5 is a rectangular area. The image recording surface can be exposed and observed if it is inside the rectangle circumscribing the arc of the wafer. Therefore, the patternable range 121 of the image recording surfaces 113, 114, 115, 116 is about Φ30 mm, and the area thereof is about 700 mm 2 .

一方、1回の処理サイクルのシーケンス中で作り込む
1ペアの補正マーク105L,105Rのサイズは、オフアクシ
ス顕微鏡7の倍率、CCDカメラ79の画面サイズ、スクラ
イブラインの寸法等を勘案すると、140μm×200μmを
越えることはまずありえない。隣のショットと重ならな
いためには±10μmをマージンとして見込む必要がある
から1ペアの占有面積は、 0.16mm×0.22mm≒0.035mm2 となる。従って、1つの画像記録面に20000個のマーク
のペアが作り込める計算になり、シーケンス164の消去
行為は最小でも20000ウエハに1回となり、消去時間が
仮に1分かかるとしてもスループットに対する影響はほ
とんど無いといえる。また、材料の繰り返し耐久性も20
回もあれば優に1年間は交換無しで使用でき、その分耐
久を気にすることなしに、感度と解像分解能の優れた材
料を選択することができる。
On the other hand, the size of the pair of correction marks 105L, 105R created in the sequence of one processing cycle is 140 μm when considering the magnification of the off-axis microscope 7, the screen size of the CCD camera 79, the size of the scribe line, etc. It is almost impossible to exceed 200 μm. The area occupied by one pair is 0.16 mm × 0.22 mm ≈ 0.035 mm 2 because it is necessary to allow ± 10 μm as a margin to avoid overlapping with the adjacent shot. Therefore, the calculation is such that a pair of 20,000 marks can be created on one image recording surface, and the erasing action of the sequence 164 is at least once for 20,000 wafers. Even if the erasing time takes 1 minute, the throughput is hardly affected. It can be said that there is no. Also, the repeated durability of the material is 20
If there are times, it can be used without replacement for up to 1 year, and it is possible to select a material with excellent sensitivity and resolution without worrying about durability.

[他の実施例] 先の実施例において、オフアクシス顕微鏡7の視野が
倍率やCCDカメラ79の画面サイズのためにどうしても大
きくすることができず、例えば100μm×140μmである
場合には、第2図及び第3図に示すような補正マーク10
5L,105Rでは、第4図のステツプ159で、先ず画像記録面
上の左の補正マーク105L(132)を検出し、次に右の補
正マーク105R(133)を検出できるようにステージ5を
ステップ移動してから右の補正マークを検出するという
手順が必要で、スループット的に不利になる。従って、
この場合には、第5図(a)に示すレチクル1の補正用
マーク105L′,105R′を、それぞれ第5図(b)、第5
図(c)のように設定し、これを画像記録面130の同一
座標上に重ね焼きして第5図(d)のマークを形成し、
オフアクシス顕微鏡7の視野で同時に観察可能となるよ
うにすればよい。
[Other Embodiments] In the above embodiment, the field of view of the off-axis microscope 7 cannot be increased due to the magnification or the screen size of the CCD camera 79, and if the size is, for example, 100 μm × 140 μm, the second Correction mark 10 as shown in FIGS.
For 5L and 105R, in step 159 of FIG. 4, first the left correction mark 105L (132) on the image recording surface is detected, and then the stage 5 is stepped so that the right correction mark 105R (133) can be detected. A procedure of detecting the correction mark on the right after the movement is required, which is disadvantageous in terms of throughput. Therefore,
In this case, the correction marks 105L 'and 105R' of the reticle 1 shown in FIG.
Set as shown in FIG. 7C, and this is overprinted on the same coordinates of the image recording surface 130 to form the mark of FIG. 5D,
It is only necessary to be able to observe simultaneously in the field of view of the off-axis microscope 7.

画像記録材料がホトクロミックや光磁気材料の場合、
ウエハ2上のレジストと異なり、平坦部に濃淡像が形成
されるだけであるから、かなり緻密なラインアンドスペ
ースのマルチマークを形成することができるので、第5
図(b),(c)のマーク105L′,105R′によれば、エ
ッジ長を増すことによる検出精度の向上も期待できる。
また、この実施例によれば、画像記録面上の1組のマー
ク105L′,105R′の同時検出によるスループットの向上
も期待できるし、マークの小型化により画像記録面に打
ち込めるマーク数を大幅に増すことが可能になる。
When the image recording material is a photochromic or magneto-optical material,
Unlike the resist on the wafer 2, since only a grayscale image is formed on the flat portion, it is possible to form a very fine line-and-space multimark.
According to the marks 105L 'and 105R' of FIGS. (B) and (c), it is expected that the detection accuracy can be improved by increasing the edge length.
Further, according to this embodiment, the throughput can be expected to be improved by the simultaneous detection of one set of marks 105L 'and 105R' on the image recording surface, and the number of marks that can be driven on the image recording surface can be greatly increased by making the marks smaller. It is possible to increase.

先の実施例のステップ164(第4図参照)は、記録材
料がホトクロミック材料の場合、必ずしも必要ではな
い。ホトクロミック材料は光の照射によって退色し、そ
の積算エネルギーがある閾値を越えると完全に退色す
る。従って、極微弱な非露光光を常に与えておくこと
で、20000枚のウエハ処理の間に、古いマークを自然に
退色させることができるので、ステップ164を不要にす
ることができる。あるいは、20000枚のウエハ処理の間
に、画像記録面が消去手段80の下を通過するチャンスは
何度もあるから、その都度光を照射して退色させること
も可能である。
Step 164 of the previous embodiment (see FIG. 4) is not necessary if the recording material is a photochromic material. The photochromic material is discolored by irradiation with light, and is completely discolored when its accumulated energy exceeds a certain threshold value. Therefore, by always applying the extremely weak non-exposure light, the old mark can be naturally faded during the processing of 20,000 wafers, and the step 164 can be omitted. Alternatively, during the processing of 20,000 wafers, the image recording surface has many chances to pass under the erasing means 80, and therefore, it is possible to irradiate with light and to discolor each time.

先の実施例の支持チャック22がなくても、本発明は成
立する。つまり、ステップ1544でウエハチャック21自体
がウエハ2と同時に回転するとしても、その回転量は検
出されて既知であるので、ウエハチャック21の回転中心
と画像記録面の位置座標を装置が認識していれば、回転
量を画像記録面のXY座標に変換することは容易であり、
この量をステージ5の送り量で補正すれば、正しい目標
位置に補正マークを順に打ち込むことが可能になる。
The present invention can be realized without the support chuck 22 of the previous embodiment. That is, even if the wafer chuck 21 itself rotates at the same time as the wafer 2 in step 1544, the amount of rotation is detected and known, so that the apparatus recognizes the rotation center of the wafer chuck 21 and the position coordinates of the image recording surface. If so, it is easy to convert the rotation amount into the XY coordinates of the image recording surface,
If this amount is corrected by the feed amount of the stage 5, it becomes possible to drive correction marks in order to correct target positions.

また、第4図でステップ157とステップ159の前後関係
を入れ換えることは、本発明の趣旨から意味をなさない
が、この順序が維持されている限り、 (1)ステップ157とステップ159は、ステップ155以降
でステップ160以前のどこに入っても成立するし、 (2)ステップ155及びステップ159は分散してもかまわ
ないし、 (3)ステップ159は同じ補正マークを繰り返し検出し
てもかまわない。つまり、本発明の本質は装置の経時変
化する誤差を補正することであるから、補正マークの形
成、補正マークの検出、ウエハマークの検出がより同時
性をもてば、より精度向上を計れるということである。
Also, it does not make sense to interchange the context of step 157 and step 159 in FIG. 4, but as long as this order is maintained, (1) step 157 and step 159 It can be established anywhere after step 155 and before step 160. (2) Steps 155 and 159 may be dispersed, and (3) Step 159 may repeatedly detect the same correction mark. In other words, since the essence of the present invention is to correct an error that changes with time of the apparatus, it is possible to improve the accuracy by making the correction mark formation, the correction mark detection, and the wafer mark detection more simultaneous. That is.

本実施例では、オフアクシスタイプのアライメントシ
ステムのための顕微鏡で画像記録面上の補正マークを検
出する場合を説明したが、本発明は他のアライメントシ
ステムのための顕微鏡を用いても実施可能であり、かつ
有効である。
In this embodiment, the case where the correction mark on the image recording surface is detected by the microscope for the off-axis type alignment system has been described, but the present invention can also be implemented by using the microscope for another alignment system. Yes and effective.

更に、本実施例の中でも説明したように、本発明はそ
の処理過程で投影レンズ4の倍率を計測することができ
る。投影レンズ4の倍率は、例えば、一つの画像記録面
に形成された補正マーク105L,105Rのそれぞれの基準マ
ーク70に対するずれの差に基づいて算出することができ
る。この場合、倍率読み取り精度には顕微鏡7の検出誤
差とステージ5の送り誤差が含まれるので、1回の検出
で倍率を補正することは多少無理がある。しかし、レン
ズ5の倍率を変化させる因子は、気圧とか環境温度であ
り急激に変化するとは考えられないから、第4図のステ
ップ160で毎回レンズ倍率を演算し、この複数回のデー
タを平均化することで精度を向上させ、この平均値をも
ってレンズ倍率を補正することは妥当性がある。レンズ
倍率は投影レンズ4の一部のレンズを光軸方向(Z軸方
向)に移動することにより補正できる。また、エキシマ
レーザ露光用の石英単色レンズの場合は、周知のように
露光波長のシフトにより倍率補正が可能である。
Further, as described in the present embodiment, the present invention can measure the magnification of the projection lens 4 during the processing. The magnification of the projection lens 4 can be calculated, for example, based on the difference between the deviations of the correction marks 105L and 105R formed on one image recording surface with respect to the reference mark 70. In this case, since the magnification reading accuracy includes the detection error of the microscope 7 and the feed error of the stage 5, it is somewhat difficult to correct the magnification by one detection. However, since the factors that change the magnification of the lens 5 are the atmospheric pressure and the environmental temperature and cannot be expected to change abruptly, the lens magnification is calculated every time in step 160 of FIG. 4, and the data of these multiple times are averaged. Therefore, it is appropriate to improve the accuracy and correct the lens magnification with this average value. The lens magnification can be corrected by moving a part of the lenses of the projection lens 4 in the optical axis direction (Z axis direction). Further, in the case of a quartz single color lens for excimer laser exposure, magnification can be corrected by shifting the exposure wavelength as is well known.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ウエハ処理サ
イクルごとのマーク消去工程を不要にできる。このた
め、スループットの向上を可能にできる。また、本発明
によれば、光記録材料の繰り返し耐久性を猶予を与える
ことで、より本質的な性能(感度、コントラスト、検出
精度等)に対し、より有利な材料の選択が可能にでき
る。その結果、オフアクシスタイプのアライメントシス
テムの欠点である経時変化誤差成分の補正が、実現可能
となり、このシステムのアライメント精度を大幅に改良
することができる。更に、本発明によれば、同時に投影
レンズの倍率誤差、ディストーション等を検出すること
も可能となるので、その誤差の補正も可能にできる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the mark erasing step for each wafer processing cycle can be eliminated. Therefore, it is possible to improve the throughput. Further, according to the present invention, by giving a margin to the repeated durability of the optical recording material, it is possible to select a more advantageous material for more essential performances (sensitivity, contrast, detection accuracy, etc.). As a result, it becomes possible to correct the aging error component, which is a drawback of the off-axis type alignment system, and it is possible to greatly improve the alignment accuracy of this system. Further, according to the present invention, since it is possible to detect magnification error, distortion, etc. of the projection lens at the same time, it is possible to correct the error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る露光装置の一実施例を示す図、第
2図は本実施例のレチクルの一例を示す図、第3図は本
実施例のウエハチャックの一例を示す図、第4図は本実
施例の動作を示すフローチャート、第5図はレチクルマ
ークの変形例を示す図、第6図はエキシマレンズとg線
レンズの特性曲線を示す図である。 1……レチクル 2……ウエハ 3……照明系 4……投影レンズ 5……ステージ 6……レチクル顕微鏡 7……オフアクシス顕微鏡 9……制御回路
1 is a diagram showing an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a reticle of this embodiment, FIG. 3 is a diagram showing an example of a wafer chuck of this embodiment, FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the operation of this embodiment, FIG. 5 is a view showing a modification of the reticle mark, and FIG. 6 is a view showing characteristic curves of the excimer lens and the g-line lens. 1 reticle 2 wafer 3 illumination system 4 projection lens 5 stage 6 reticle microscope 7 off-axis microscope 9 control circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】投影光学系を通して原板上のパターンを被
露光基板上の感光層に投影露光する露光装置において、
前記被露光基板を移動するステージ手段と、前記被露光
基板と同様に前記ステージ手段によって移動される感光
層を含む記録手段と、前記投影光学系を通して前記原板
上の特定マークの像を前記記録手段の感光層に形成する
ために前記特定マークのみを照明する照明手段と、前記
記録手段の感光層に形成された前記特定マークの像を検
出する検出手段と、前記検出手段の検出出力を用いて得
られた情報に基づいて前記ステージ手段の移動を制御す
る制御手段と、前記記録手段の感光層に形成された前記
特定マークの像を消去する消去手段とを有し、前記制御
手段は、前記感光層領域内に前記特定マークの新たな像
を形成する余地がないと判定された時、前記消去手段に
よって前記感光層領域内の像を消去する位置に前記記録
手段が位置するように前記ステージ手段の移動を制御す
ることを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus which projects and exposes a pattern on an original plate onto a photosensitive layer on a substrate to be exposed through a projection optical system,
Stage means for moving the substrate to be exposed, recording means including a photosensitive layer moved by the stage means like the substrate to be exposed, and recording means for recording an image of a specific mark on the original plate through the projection optical system. Of illuminating only the specific mark to form on the photosensitive layer, detecting means for detecting the image of the specific mark formed on the photosensitive layer of the recording means, and using the detection output of the detecting means. It has a control means for controlling the movement of the stage means based on the obtained information, and an erasing means for erasing the image of the specific mark formed on the photosensitive layer of the recording means, the control means, When it is determined that there is no room to form a new image of the specific mark in the photosensitive layer area, the recording means is located at a position where the image in the photosensitive layer area is erased by the erasing means. Exposure apparatus and controls the movement of the stage means.
【請求項2】前記ステージ手段は前記被露光基板を前記
記録手段に対して独立に移動可能な保持手段を有してい
る請求項1記載の露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stage means has a holding means capable of independently moving the substrate to be exposed with respect to the recording means.
JP1293608A 1989-11-10 1989-11-10 Exposure equipment Expired - Fee Related JP2675882B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1293608A JP2675882B2 (en) 1989-11-10 1989-11-10 Exposure equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1293608A JP2675882B2 (en) 1989-11-10 1989-11-10 Exposure equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03154326A JPH03154326A (en) 1991-07-02
JP2675882B2 true JP2675882B2 (en) 1997-11-12

Family

ID=17796915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1293608A Expired - Fee Related JP2675882B2 (en) 1989-11-10 1989-11-10 Exposure equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2675882B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654750B2 (en) * 1987-09-29 1994-07-20 キヤノン株式会社 Projection optical system characteristic detection method and exposure method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03154326A (en) 1991-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100583694B1 (en) Substrate provided with an Alignment Mark, Method of Designing a Mask, Computer Program, Mask for Exposing said Mark, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby
JP4029183B2 (en) Projection exposure apparatus and projection exposure method
US5160957A (en) Alignment and exposure apparatus
US5140366A (en) Exposure apparatus with a function for controlling alignment by use of latent images
JP2773147B2 (en) Exposure apparatus positioning apparatus and method
US5148214A (en) Alignment and exposure apparatus
JP4029180B2 (en) Projection exposure apparatus and projection exposure method
WO1999031717A1 (en) Projection exposure method and projection aligner
CN100389480C (en) Exposure device and exposure method
US5262822A (en) Exposure method and apparatus
US5914774A (en) Projection exposure apparatus with function to measure imaging characteristics of projection optical system
WO1999034255A1 (en) Method and apparatus for manufacturing photomask and method of fabricating device
JP3320262B2 (en) Scanning exposure apparatus and method, and device manufacturing method using the same
JPH0785466B2 (en) Positioning device
KR100525287B1 (en) Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby
JPH01286309A (en) Aligner
JP2002231616A (en) Instrument and method for measuring position aligner and method of exposure, and method of manufacturing device
JP2006278820A (en) Exposure method and exposure device
JP2756862B2 (en) Exposure equipment
JP4078683B2 (en) Projection exposure apparatus, projection exposure method, and scanning exposure method
JPH10177950A (en) Stage equipment and projection optics equipment
JP2675882B2 (en) Exposure equipment
US20060215140A1 (en) Method of measuring the performance of an illumination system
JPS5990929A (en) Focusing method of projected exposing apparatus
JPH09312248A (en) Exposure device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees